Blocks與Dispatch Queue的使用


  
如何在 block 中修改外部變量????? 
考慮到 block 的目的是為了支持並行編程,對於普通的 local 變量,我們就不能在 block 里面隨意修改(原因很簡單,block 可以被多個線程並行運行,會有 問題 的),而且如果你在 block 中修改普通的 local 變量,編譯器也會報錯。那么該如何修改外部變量呢?有兩種辦法,第一種是可以修改 static 全局變量;第二種是可以修改用新關鍵字 __block 修飾的變量。 
__block關鍵字 
一個Block的內部是可以引用自身作用域外的變量的,包括static變量,extern變量或自由變量(定義一個變量的時候,如果不加存儲修飾符,默認情況下就是自由變量auto,auto變量保存在stack中的,除了auto之外還存在register,static等存儲修飾符), 
對於局部變量,在block中是只讀的。在引入block的同時,還引入了一種特殊的關鍵字__block,用此聲明一個局部變量可以被函數塊修改。 


實例: 
void(^aBlock)(void) = 0;          // 聲明一個block 
    aBlock = ^(void){                 // 給block賦值 
        NSLog(@"this is a block."); 
    }; 
    aBlock();                            // 執行block 

上面我們介紹了 block 及其基本用法,但還沒有涉及並行編程。 block 與 Dispatch Queue 分發隊列結合起來使用,是  iOS  中並行編程的利器。

 

    NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc]init];

    

    // 創建一個串行分發隊列

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("studyBlocks"NULL);

    

    // 將一個 block 任務加入到其中並行運行這樣 block 就會在新的線程中運行,直到結束返回主線程

    // 加入 dispatch_queue 中的 block 必須是無參數也無返回值的

    dispatch_async(queue, ^(void){

        int sum = 0;

        for (int i = 0; i<100; i++) {

            sum += i;

        }

        NSLog(@"sum:%d",sum);

    });

 

    dispatch_release(queue);

    [pool drain];

1、dispatch_queue_t 類型 的定義如下:
typedef void (^dispatch_block_t)( void);
這意味着加入 dispatch_queue 中的 block 必須是無參數也無返回值的

2、dispatch_queue_create 函數 的定義如下:
dispatch_queue_t  dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr_t attr);
  函數  創建分發隊列  dispatch_queue。  帶有兩個參數:一個用於標識 dispatch_queue 的字符串;一個是保留的 dispatch_queue 屬性,將其設置為 NULL 即可。
3、也可使用函數 dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(long priority, unsigned long flags);
來獲得全局的 dispatch_queue,參數 priority 表示優先級,值得注意的是:我們不能修改該函數返回的 dispatch_queue。例如:

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT0), ^{

[[[self captureManagersessionstartRunning];

});

4、dispatch_async 函數的定義如下:
void  dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
該函數將一個 block 加入一個 dispatch_queue,這個 block 會再其后得到調度時,並行運行。
相應的 dispatch_sync 函數就是同步執行了,一般很少用到。比如上面的代碼如果我們修改為 dispatch_sync,那么就無需編寫 flag 同步代碼了。
5、dispatch_block_t 類型
dispatch_block_t
 
dispatch_queue 的運作機制及線程間同步
我們可以將許多 blocks 用 dispatch_async 函數提交到到 dispatch_queue 串行運行。這些 blocks 是按照 FIFO(先入先出)規則調度的,也就是說,先加入的先執行,后加入的一定后執行,但在某一個時刻,可能有多個 block 同時在執行
在上面的例子中,我們的主線程一直在輪詢 flag 以便知曉 block 線程是否執行完畢,這樣做的效率是很低的,嚴重浪費 CPU 資源。我們可以使用一些通信機制來解決這個問題,如:semaphore(信號量)。 semaphore 的原理很簡單,就是生產-消費模式,必須生產一些資源才能消費,沒有資源的時候,那我就啥也不干,直到資源就緒。

    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool allocinit];

    initData();

    

    // Create a semaphore with 0 resource

    __block dispatch_semaphore_t sem = dispatch_semaphore_create(0);

    

    // create dispatch semaphore

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("StudyBlocks"NULL);      dispatch_async(queue, ^(void) {

        int sum = 0;

        for(int i = 0; i < Length; i++)

            sum += data;

        NSLog(@" >> Sum: %d", sum);

        // signal the semaphore: add 1 resource

        dispatch_semaphore_signal(sem);

    });

    

    // wait for the semaphore: wait until resource is ready.

    dispatch_semaphore_wait(sem, DISPATCH_TIME_FOREVER);

    

    dispatch_release(sem);

    dispatch_release(queue);

    

    [pool drain];

1、dispatch_semaphore_create函數
此函數用於創建一個 __block semaphore,這里將其資源初始值設置為 0 (不能少於 0),表示任務還沒有完成,沒有資源可用主線程不要做事情。
2、dispatch_semaphore_signal函數
該函數  增加 semaphore 計數(可理解為資源數),表明任務完成,有資源可用主線程可以做事情了。
3、dispatch_semaphore_wait函數
主線程中的 dispatch_semaphore_wait 就是  減少 semaphore 的計數,如果資源數少於 0,則表明資源還可不得,我得按照FIFO(先等先得)的規則等待資源就緒,一旦資源就緒並且得到調度了,我再執行。
下面我們來看一個按照 FIFO 順序執行並用 semaphore 同步的例子:先將數組求和再依次減去數組。

    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

    initData();

    

    __block int sum = 0;

    

    // Create a semaphore with 0 resource

    __block dispatch_semaphore_t sem = dispatch_semaphore_create(0);

    __block dispatch_semaphore_t taskSem = dispatch_semaphore_create(0);

    

    // create dispatch semaphore

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("StudyBlocks"NULL);

    

    dispatch_block_t task1 = ^(void) {

        int s = 0;

        for (int i = 0; i < Length; i++)

            s += data;

        sum = s;

        

        NSLog(@" >> after add: %d", sum);

        

        dispatch_semaphore_signal(taskSem);

    };

    

    dispatch_block_t task2 = ^(void) {

        dispatch_semaphore_wait(taskSem, DISPATCH_TIME_FOREVER);

        

        int s = sum;

        for (int i = 0; i < Length; i++)

            s -= data;

        sum = s;

        

        NSLog(@" >> after subtract: %d", sum);

        dispatch_semaphore_signal(sem);

    };

    

    dispatch_async(queue, task1);

    dispatch_async(queue, task2);

    

    // wait for the semaphore: wait until resource is ready.

    dispatch_semaphore_wait(sem, DISPATCH_TIME_FOREVER);

    

    dispatch_release(taskSem);

    dispatch_release(sem);

    dispatch_release(queue);

    

    [pool drain];

 

在上面的代碼中,我們利用了 dispatch_queue 的 FIFO 特性,確保 task1 先於 task2 執行,而 task2 必須等待直到 task1 執行完畢才開始干正事,主線程又必須等待 task2 才能干正事。 這樣我們就可以保證先求和,再相減,然后再讓主線程運行結束這個順序。

 

使用 dispatch_apply 進行並發迭代:

對於上面的求和操作,我們也可以使用 dispatch_apply 來簡化代碼的編寫.

 

    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

    

    initData();

    

    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);

    

    __block int sum = 0;

    __block int *pArray = data;

    

    // iterations

    //

    dispatch_apply(Length, queue, ^(size_t i) {

        sum += pArray;

    });

    

    NSLog(@" >> sum: %d", sum);

    

    dispatch_release(queue);

    

    [pool drain];

 
注意,這里使用了全局 dispatch_queue。
dispatch_apply 的定義如下:
dispatch_apply(size_t iterations, dispatch_queue_t queue, void (^block)(size_t));
參數 iterations 表示迭代的次數,void (^block)(size_t) 是 block 循環體。這么做與 for 循環相比有什么好處呢?答案是:並行,這里的求和是並行的,並不是按照順序依次執行求和的。

 

 

dispatch group

我們可以將完成一組相關任務的 block 添加到一個 dispatch group 中去,這樣可以在 group 中所有 block 任務都完成之后,再做其他事情。比如 6 中的示例也可以使用 dispatch group 實現:

 

    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

    

    initData();

    

    __block int sum = 0;

    

    // Create a semaphore with 0 resource

    //

    __block dispatch_semaphore_t taskSem = dispatch_semaphore_create(0);

    

    // create dispatch semaphore

    //

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("StudyBlocks"NULL);

    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();

    

    dispatch_block_t task1 = ^(void) {

        int s = 0;

        for (int i = 0; i < Length; i++)

            s += data;

        sum = s;

        

        NSLog(@" >> after add: %d", sum);

        

        dispatch_semaphore_signal(taskSem);

    };

    

    dispatch_block_t task2 = ^(void) {

        dispatch_semaphore_wait(taskSem, DISPATCH_TIME_FOREVER);

        

        int s = sum;

        for (int i = 0; i < Length; i++)

            s -= data;

        sum = s;

        

        NSLog(@" >> after subtract: %d", sum);

    };

    

    // Fork

    dispatch_group_async(group, queue, task1);

    dispatch_group_async(group, queue, task2);

    

    // Join

    dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);

    

    dispatch_release(taskSem);

    dispatch_release(queue);

    dispatch_release(group);

    

    [pool drain];

 

在上面的代碼中,我們使用 dispatch_group_create 創建一個 dispatch_group_t,然后使用語句:dispatch_group_async(group, queue, task1)將 block 任務加入隊列中,並與組關聯,這樣我們就可以使用 dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER)來等待組中所有的 block 任務完成再繼續執行

至此我們了解了 dispatch queue 以及 block 並行編程相關基本知識,開始在項目中運用它們吧。


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